[發(fā)明專利]一種高性能通用化的多通道雷達系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811295770.8
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109655797B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐琳;劉斌;黃勇;王鳳嬌;孟宏峰;陳曦;呂良卿
• 申請（專利權(quán)）人: 上海無線電設(shè)備研究所
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S7/41;G01S7/28;G01S7/35
• 代理公司: 上海元好知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍

1.一種高性能通用化的多通道雷達系統(tǒng)，其特征在于，包含：依次連接的高頻前端組件、中頻處理組件、數(shù)據(jù)采集組件、綜合信號處理組件，以及分別與上述組件連接的微波源組件；

所述的高頻前端組件采用毫米波近程成像高頻前端組件，包含：依次連接的射頻與本振信號產(chǎn)生模塊、信號分配與校準網(wǎng)絡(luò)模塊以及天線與射頻通道陣列模塊，實現(xiàn)射頻信號與一級本振信號的產(chǎn)生，以及回波信號的接收、放大、濾波與一級下變頻，生成可被中頻處理組件處理的中頻回波信號；

其中，所述的射頻與本振信號產(chǎn)生模塊包含：通過電路連接的DDS和倍頻、分頻、混頻器，以外部參考時鐘和同步信號為基準，通過DDS產(chǎn)生信號，并經(jīng)過倍頻、分頻、混頻器產(chǎn)生射頻信號及一級本振信號；

所述的信號分配與校準網(wǎng)絡(luò)模塊將產(chǎn)生的射頻信號及一級本振信號均勻分配到天線與射頻通道陣列模塊中；

所述的中頻處理組件實現(xiàn)回波信號的放大、濾波與二級下變頻；所述的中頻處理組件采用通用化設(shè)計，處理固定頻段內(nèi)的中頻回波信號并輸出基頻回波信號，包含L塊中頻處理板；每塊中頻處理板包括：

K個中頻通道，實現(xiàn)K路中頻回波信號的低噪聲放大、混頻和濾波，得到基頻回波信號，且L×K≥N，N為天線與射頻通道陣列模塊中包含的接收天線的數(shù)量；

二級本振功分網(wǎng)絡(luò)，由微波源組件產(chǎn)生的二級本振信號通過該二級本振功分網(wǎng)絡(luò)，利用功分方式均勻分配至K個中頻通道中；

所述的數(shù)據(jù)采集組件實現(xiàn)回波信號的采集與信號預處理；所述的數(shù)據(jù)采集組件采用通用化設(shè)計，包含O塊數(shù)據(jù)預處理板；每塊數(shù)據(jù)預處理板實現(xiàn)P個基頻通道的基頻回波信號的數(shù)字化和預處理操作，且L×K=O×P；該數(shù)據(jù)預處理板包括：

R個AD轉(zhuǎn)換器，每個AD轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)Q個基頻通道的基頻回波信號的數(shù)據(jù)采集，且R×Q=P；

若干第一FPGA處理器，對采集到的基頻回波信號進行數(shù)字下變頻、幅度相位校正、距離脈沖壓縮和有效數(shù)據(jù)抽取，輸出回波數(shù)據(jù)；

第一RAM，通過數(shù)據(jù)的乒乓存儲，實現(xiàn)對待處理數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和結(jié)果數(shù)據(jù)的緩存；

所述的綜合信號處理組件實現(xiàn)回波數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)匯集和實時成像；

所述的微波源組件實現(xiàn)時鐘基準信號、同步信號和二級本振信號的產(chǎn)生。

2.如權(quán)利要求1所述的高性能通用化的多通道雷達系統(tǒng)，其特征在于，所述的天線與射頻通道陣列模塊包含：依次連接的M個發(fā)射通道、M個發(fā)射天線、N個接收天線和N個接收通道；

所述的發(fā)射通道通過信號分配與校準網(wǎng)絡(luò)模塊接收射頻信號，并經(jīng)由發(fā)射天線發(fā)射，再通過接收天線和接收通道接收該射頻信號的回波信號，并經(jīng)由接收通道中的低噪聲放大器與濾波器處理；

所述的接收通道中的混頻器通過信號分配與校準網(wǎng)絡(luò)模塊接收一級本振信號，與回波信號混合產(chǎn)生差頻，生成固定頻段的、可被中頻處理組件處理的中頻回波信號。

3.如權(quán)利要求2所述的高性能通用化的多通道雷達系統(tǒng)，其特征在于，所述的信號分配與校準網(wǎng)絡(luò)模塊通過弱耦合進行信號校準，并將校準后的信號耦合至天線與射頻通道陣列模塊的發(fā)射通道和接收通道，實現(xiàn)通道的幅度相位校準。

4.如權(quán)利要求3所述的高性能通用化的多通道雷達系統(tǒng)，其特征在于，所述的綜合信號處理組件采用通用化設(shè)計，包含：第二FPGA處理器，以及分別與該第二FPGA處理器通過電路連接的第三FPGA處理器，DSP處理器和第二RAM；

由第二FPGA處理器將回波數(shù)據(jù)匯聚轉(zhuǎn)存到第二RAM，并由第二FPGA處理器調(diào)用DSP處理器和第三FPGA處理器，實現(xiàn)對第二RAM中回波數(shù)據(jù)的實時成像。

5.如權(quán)利要求4所述的高性能通用化的多通道雷達系統(tǒng)，其特征在于，還包含顯控組件，與綜合信號處理組件連接，采用通用化設(shè)計，由綜合信號處理組件實時成像后的圖像由第二FPGA處理器傳輸至顯控組件，該顯控組件進行數(shù)據(jù)存儲、人機交互、并控制指令生成成像結(jié)果顯示。

6.如權(quán)利要求5所述的高性能通用化的多通道雷達系統(tǒng)，其特征在于，還包含電源組件，采用通用化設(shè)計，分別與高頻前端組件、中頻處理組件、數(shù)據(jù)采集組件、綜合信號處理組件，微波源組件和顯控組件連接，提供工作電源。